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《湘潭大學(xué)高分子材料課件-高分子材料的穩(wěn)定與降解》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第三講 高分子材料的穩(wěn)定與降解Polymer在使用中有哪些問題？老化、降解易燃燒環(huán)境污染，“白色污染”聚合物老化降解現(xiàn)象2009年2月9日晚8時許，中央電視臺新址附近的煙花表演結(jié)束后，北配樓外部裝飾板著火。1名消防隊(duì)員犧牲、6名消防員和2名施工人員受傷。建筑物過火過煙面積2.1萬平方米，造成直接經(jīng)濟(jì)損失1.64億元2010年11月15日上海靜安區(qū)高層住宅大火，工人在焊接時四濺的火花引燃了泡沫等易燃物。事故已造成58人遇難，70人受傷，另有40余人失蹤易燃白色污染老化（降解）的概念高分子材料在加工、貯存、
2、使用過程中，物理化學(xué)性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)會逐漸變差，稱為老化，或降解。p1特點(diǎn)：不可避免，不可逆的過程。時間尺度上相對較短。一、高分子材料老化（降解）的概念及其特點(diǎn)二、研究高分子材料穩(wěn)定與降解的意義充分延長材料的使用壽命使廢棄聚合物材料加快降解，回歸自然。第二節(jié)聚合物降解現(xiàn)象和導(dǎo)致降解的因素一、聚合物降解現(xiàn)象聚合物（天然、合成）的降解，貫穿于其加工、貯存和使用的整個過程中。天然材料：棉、麻、絲等；熱固性材料：酚醛、玻璃鋼等；熱塑性材料：聚苯乙烯、聚丙烯；其它工程塑料。2.降解的微觀表現(xiàn)與宏觀的力學(xué)、物理性能變
3、化的關(guān)系高分子材料的性能確定其用途體積性能：拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、伸長率等；表面性能：光學(xué)性能等。二、導(dǎo)致聚合物降解的因素（一）內(nèi)因1.聚合物的組成及其鏈結(jié)構(gòu)。（1）組成不同、降解情況不同（2）活性基體可能是降解的主要內(nèi)因（3）活潑氫更容易被奪?。?）頭-頭（尾-尾）結(jié)構(gòu)的聚烯烴更易成為活性點(diǎn)。（5）分子量變化的影響：分子量的變化使其內(nèi)部不規(guī)則的結(jié)構(gòu)增加，造成穩(wěn)定性下降。反之，若不規(guī)則結(jié)構(gòu)減少，則穩(wěn)定性增加。（6）分子量分布的影響：分子量分布寬，則穩(wěn)定性下降。（7）支化度的影響：支化度增加，分子鏈中的薄弱
4、環(huán)節(jié)也增加，越容易發(fā)生降解。2.聚合物的聚集狀態(tài)1.輻照2.壓塑3.壓塑、退火4.結(jié)晶聚乙烯非晶聚合物材料穩(wěn)定性小于結(jié)晶聚合物材料。原因：非晶材料密度小(高分子鏈排列不規(guī)則），易被氧、水、化學(xué)物質(zhì)滲透、降解。3.聚合物中的雜質(zhì)聚合物中的雜質(zhì)分兩類：（1）加工過程中必然混入的少量雜質(zhì)；（2）添加劑等物質(zhì)。多數(shù)雜質(zhì)會加快聚合物的降解。（二）外因1.熱、溫度和熱氧的影響：熱使聚合物斷鏈，形成自由基（可逆、雙向）熱氧作用使聚合物交聯(lián)或降解，最終使材料性能下降。2.光的影響3.氧和臭氧的影響：氧易在熱、光作用下使
5、聚合物降解。臭氧對不飽和鍵（如橡膠）的破壞極為嚴(yán)重。4.水和潮濕的影響：對水溶性成分的溶解、抽提；水解、斷鏈。5.其它因素的影響：微生物的影響；其它生物的影響；加工過程中各種因素的影響。各種外因往往協(xié)同作用。第三節(jié)聚合物穩(wěn)定化的必要性和可能性一、從聚合反應(yīng)和改性著手選擇合適的聚合方法；選擇引發(fā)劑及其合理用量；聚合工藝的調(diào)整；消除不穩(wěn)定端基；減少聚合物中雜質(zhì)；共聚或共混改性。耐氧化性聚合物的結(jié)構(gòu)特征大分子主鏈飽和、線型通過化學(xué)改性消除不飽和聚合物的不飽和鍵含雜原子結(jié)構(gòu)氧、硫、氮氯原子對氫的取代龐大的側(cè)基全
6、芳族或芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)梯型聚合物無機(jī)主鏈結(jié)構(gòu)新型結(jié)構(gòu)化學(xué)改性使用穩(wěn)定劑防止熱氧化耐氧化性聚合物的設(shè)計與制備耐高溫聚合物的分類及主要特征材料耐高溫的指標(biāo)：溫度—時間—環(huán)境—性能主要特征：形態(tài)上（機(jī)械的）化學(xué)上（熱的）雙重穩(wěn)定性為提高聚合物的耐熱性和熱穩(wěn)定性選擇具有高鍵離能的高分子主鏈結(jié)構(gòu)提高聚合物的玻璃化溫度或熔融溫度的途徑改變聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物熱降解與化學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)系聚合物的熱分解特性熱穩(wěn)定性和鏈節(jié)結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性交聯(lián)和熱穩(wěn)定性聚合物結(jié)構(gòu)與耐熱性的關(guān)系增加高分子鏈的剛性提高聚合物的結(jié)晶性鏈的對稱性鏈的規(guī)整性
7、分子間能形成氫鍵進(jìn)行交聯(lián)耐熱聚合物的分類主鏈含芳環(huán)的碳鏈聚合物聚苯、聚二甲苯雜鏈聚合物聚苯醚、聚苯甲酰胺、聚芳砜、聚苯硫醚雜環(huán)聚合物聚酰亞胺、聚苯丙噁唑、聚苯丙咪唑等梯型聚合物碳纖維元素有機(jī)聚合物和金屬有機(jī)聚合物聚丙烯晴纖維的芳構(gòu)化聚苯醚改性聚苯醚聚苯硫醚聚苯硫醚酮聚醚醚酮含氟側(cè)基聚芳醚酮氟醚橡膠硅橡膠氟硅橡膠改性硅橡膠二、從改進(jìn)成型加工著手預(yù)處理；優(yōu)良的加工機(jī)械和合理的加工溫度；冷卻速度；后處理。三、添加各種穩(wěn)定劑主要針對PVC、氯醚橡膠（聚環(huán)氧氯丙烷）、POM等，但機(jī)理不同。1.不穩(wěn)定機(jī)理主要是聚合
8、物本身，即分子結(jié)構(gòu)。一般主鏈上C—C鍵鍵能受側(cè)鏈取代基和原子的影響：分布規(guī)則且極性大的取代基能增加主鏈C—C鍵鍵能，提高聚合物穩(wěn)定性；而不規(guī)整的取代基降低聚合物的穩(wěn)定性。一、熱穩(wěn)定劑例：聚氯乙烯(PVC)HH（CC）nHCl雖然—Cl極性強(qiáng)，但PVC主鏈上不對稱的氯原子易與相鄰的氫原子發(fā)生脫HCl反應(yīng)，并且雙鍵旁的C—Cl鍵受到活化，更易脫HCl。(1)T：隨著溫度升高，PVC樹脂的熱降解大大加速。(2)O2：氧加速了PVC樹脂的熱降解(3
